基于网络的工程制图虚拟现实模型库的实现技术研究

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【摘 要】随着计算机技术的发展，网络已经成为人们生活中不可缺少的一部分，网络给人们的生活和工作带来了极大的方便，在生活工作的各个领域都占据着重要的地位。本文首先接受了在万维网环境下实现工程制图虚拟现实模型库的设计方法，并且通过实例来说明现实技术的应用方法和技术。

【关键词】虚拟现实；网络；工程制图

序 言：

工程制图是理工科专业的一门重要的基础课程，在课程教学的过程中，最首要的任务就是培养学生的空间分析能力以及空间构形能力。因此，在教学的过程中，常常会进行一些三维和二维图形之间的转换活动，以此来培养学生的想象能力以及图形的表达能力，这也是工程制图的重点和难点。在传统教学中，挂图，模型以及幻灯的使用虽然会让教学更加的生动，但是还是很难清楚的反映出整个转换的过程。

一、网络模型库的页面设计特点

随着计算机网络技术的不断发展和局域网的迅速普及，这为工程制图的教学方法和教学手段都提供了重要的后盾，到目前为止，已经有很多具有三维模型和三维动画的多媒体教学方面的软件被开发出来，并且投入了使用，取得了良好的效果。但是这些动画演示都是事先设计好的，动画演变的过程不会受到控制，所以无法让学生的思维得到进一步的扩展。另外这些动画的格式问题，文件大，网上传输不方便，为了解决这些问题，开发出以网络为基础的工程制图虚拟现实模型库，这个模型库采用的是先进的三维虚拟现实技术和网络多媒体交互技术，是三维模型具有交互性，观察着不仅仅能够直观的看到动画的演变，还能够根据自己的间接改变动画的演变方式，给学生提供了大量的模型素材，满足学生在学习过程中的各方面的需求【1】。模型库包含的内容很多，在工程制图学习中难度比较高的切割立体，组合体模型，装配模型等内容。模型库的页面结构有三个部分，分别是目录，图形检索以及浏览三个部分。用户可以在模型库的目录中大概的了解到模型库的整体内容，如果模型库的内容太多，一时之间无法找到自己需要的内容，就可以通过关键词寻找到需要的模型，点击之后就能够浏览模型的演变过程，并且通过功能键改变模型的演变方式。

二、虚拟现实模型库的实现技术

虚拟现实技术是一种模拟人在现实环境中的各种感官的感觉的行为的人机界面交互技术。

1、虚拟现实构造语言简介

虚拟现实建立模型语言的缩写是VRML，这是用来描述三维交互世界的一种程序语言，能够被用在创建虚拟现实的过程中，用户可以通过浏览器来观赏到VRML所创建的三维虚拟世界。节点是VRML语言的构成元素，通过域和域值来表现模拟对象的属性，每一个节点都代表着模拟对象的一个属性。VRML虚拟世界就是通过把这些节点组合起来形成一个完整的具有的模拟现实功能的对象，节点之间能够通过介质相互信任，介质又能够通过路由器在虚拟空间中传播【2】。节点有很多种特性，节点的名称，节点的种类，节点所代表的事件，节点的接口以及节点最终实现的情况等等这些都是节点的特点。节点在虚拟世界分为两种，一个是基本类型，另一个是用户自定义类型，顾名思义，基本类型的是节点是系统设置的，用户自定义类型是用户在基本类型的基础上根据自己的想法去构造的。

2、三维实体对象的创建

对三维实体对象创建的方法有两种首先是利用VRML语言编程，例如下面是利用VRML语言编程创建的体积为十六的正方体源程序代码：

用VRML语言编程的方法的最大的优点就是文件比较小，方便网络的传输，但是这种方法只适合比较简单的模型结构，一旦模型结构太过复杂，代码的数量就会更多，整个编程过程会非常的复杂，并且非常容易出错。第二种方法就是把其他格式的文件转化成VRML的格式，这种方法常用在建立复杂的模型中，有效的解决了VRML的缺点，也实现了将文件变小，适合网络传输。

3、动态虚拟现实场景的构建

虚拟现实场景的构建主要要做好几个方面的工作，首先是设置好模型的交互功能，设置空间的视点，设计好浏览模型的方式【3】。在模型交互功能的设置中，交互能力是通过设置传感器的节点来设置的，传感器的每一个节点都有自身的作用和特点，在总节点中，出发节点的条件和时间是需要根据传感器的节点类型来确定的。第二项工作是设置空间的视点，节点能够对虚拟世界中浏览者的空间视点进行控制，所以设置好虚拟对象的最初的观察的角度非常重要，在虚拟世界中预先设定好空间视点，能够有利于用户对模型的整体映像和后期的使用。下图是虚拟对象所设置的一个较好的视点节点：

由于在编辑器中很难准确的掌握到视点的位置，我们可以通过3DMAX效果处理器来设置视点。最后是设计好浏览方式，浏览者通过相应的浏览方式浏览虚拟世界，其实就相当于是用户在虚拟的世界行走，真实的感受虚拟世界的模型运行情况。所以好的浏览方式是用户了解虚拟世界最直接的方式。浏览方式其实就是用户在虚拟世界的替身。VRML中的节点可以设置浏览者替身在虚拟空间的浏览方式【4】。目前为止，浏览方式有四种，WALK模式，FLY模式，EXAMINE模式，NONE模式。但是常用的一般是EXAMINE模式，这种模式操作起来比较方便。

三、总结

建立在网络基础上的工程制图虚拟现实模型库的建立为工程制图教学方式和教学手段的改革创造了重要的条件，能够从根本上改变工程制图教学的方式，也能够很大程度上提高教学的质量，提高学生制图的水平。但是基于网络的工程制图虚拟现实模型库的建立还处于初级发展的阶段，目前还存在着很多的问题，发展和成熟的过程还很长，需要各方面的支持，无论是人才还是资金方面的支持都是建立模型库无法缺少的重要资源【5】。所以为了能够利用现代化工快速培养学生的制图能力和空间想象的能力，我们还需要作出不懈的努力。

【参考文献】

[1]叶龙庆，钟庆祥.基于网络的工程制图虚拟现实模型库的实现技术的研究[J].科技纵横，2012（11）.

[2]陈代云.虚拟现实造型语言的概况以及发展[J].计算机网络，2000（8）.

[3]于良春，张伟.基于网络的工程制图虚拟现实模型库的实现技术[J].科技研究，2003.

[4]肖兴志.工程制图虚拟现实模型库的实现技术[J].东北科技大学学报，2005（2）.

[5]许诺，颜汉荣.虚拟现实造型语言的概况以及发展前景[J].计算机系统，2009（5）.